Rappel prog BTS Electro 2020

Utiliser les échelles principales de températures et les unités correspondantes. Citer et mettre en œuvre expérimentalement des exemples de capteurs de température industriels.

Échelles de températures

La mesure de température peut être qualifiée par diverses échelles de mesure. Les plus connues sont

  • les degrés Celsius, qui associent à 0°C à la température de solidification de l'eau et 100°C à son ébullition
  • les degrés Kelvin, qui donnent une mesure de l'agitation de la matière: 0°K est le zéro absolu en-dessous duquel on ne peut descendre et 273,15°K correspond à 0°C
  • les degrés Fahrenheit: qui associent à 100°F à la température du cheval (37,8°C) et 0°F la température la plus basse qu'il ait pu mesurer (-17,8°C), le point d’ébullition de l’eau (100°C) se retrouve alors à 212°F.

Si on note :

  • \( T_{°C} \) : la température en degrés Celsius
  • \( T_{°K} \) : la température en degrés Kelvin
  • \( T_{°F} \) : la température en degrés Fahrenheit

Les correspondances entre chacune obéissent aux règles suivantes:

\( T_{°C} = T_{°K} - 273,15 \)
  • \( T_{°C} = \frac{T_{°F} -32}{1,8} \)

Un écart de 1°C = Un écart de 1°K

Les échelles de température (Celsius et Fahrenheit) et leur conversion (http://www.clipedia.be) (16'13")
https://www.youtube.com/watch?v=pe756VqfkBE

La mesure de température

Le thermomètre :

Son invention (http://www.clipedia.be) (16'50")
https://www.youtube.com/watch?v=dStl_Ji7LGA
Eureka (french) la différence entre la température et la chaleur -- épisode 21 (4'53)
https://www.youtube.com/watch?v=X82zVeA4aeQ

Mesures de températures industrielles

Mesure de température en BTS CIRA 1 Mesure de température en BTS CIRA 2

  • Mesure utilisant la dilatation des corps: Lorsque la température augmente, les vibrations de la matière se font plus importante. Celle-ci se dilate donc. Ce principe est utilisé dans les thermomètres à alcool (mercure maintenant interdit), dans les bilames de thermostat.
  • Mesure utilisant la variation de la |résistivité: les vibrations de la matière augmente des frottements des électrons de conduction donc augmente la résistance. Les capteurs de températures suivants utilisent ce principe
  • La thermographie utilise le fait qu'un corps échauffé émet un rayonnement électromagnétique dans l'infrarouge proportionnel à la température.Mesure du rayonnement infrarouge
  • La mesure par thermocouple utilise l'effet Seebeck générateur d'une tension proportionnelle à la température

Pour aller plus loin

Chaleur, température, zéro et Kelvin - 34 - e-penser (14'28") https://www.youtube.com/watch?v=Rs7WkNV8nAA

Physique - Température (SwissLearn) (30'18) https://www.youtube.com/watch?v=rfRtP0_1O3Y

De Boeck Supérieur: J.P. Pérez : l'explication de la température et de la vitesse.mp4 (9'55") Limite inférieure et de l'absence de limite supérieure. https://www.youtube.com/watch?v=TrD9SJHAncM

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  1. Les formes de l’énergie
    1. Énergie cinétique
    2. Énergie potentielle
    3. Énergie électromagnétique :
    4. Énergie interne
    5. Les sources d’énergie
  2. Transferts d’énergie
    1. Conservation de l’énergie
    2. Transfert d’énergie
    3. Transferts thermiques :
      1. Description des types d'échanges
      2. Flux thermique à travers une paroi
      3. Rayonnement température et thermographie
    4. Les conversions et le stockage de l’énergie : (à faire)
  3. Puissance

  1. Des formes d’énergie :
    1. Énergie cinétique : Définir l’énergie cinétique d’un système
    2. Énergie potentielle : Définir l’énergie potentielle de gravité, élastique, électrostatique et de pression d’un système
    3. Énergie électromagnétique :Définir l’énergie électromagnétique
    4. Énergie interne :
      1. Température : Utiliser les échelles principales de températures et les unités correspondantes. Citer et mettre en œuvre expérimentalement des exemples de capteurs de température industriels.
      2. Énergie interne d’un système : Associer qualitativement la température d’un corps à l’agitation interne de ses constituants microscopiques.
      3. Associer l’échauffement d’un système à l’énergie reçue, stockée sous forme d’énergie interne.
      4. Variation d’énergie interne d’un solide ou d’un liquide. Exprimer et calculer la variation d'énergie interne d'un solide ou d'un liquide lors d'une variation de température et d’un changement d’état à pression constante.
  2. Les sources d’énergie
    1. Distinguer les sources d’énergie des formes d’énergie.
    2. Définir et citer les sources d’énergie renouvelables, les sources d’énergie fossile et nucléaire.
    3. Utiliser le facteur de charge pour dimensionner une installation.
    4. Interpréter des données de production d’énergie nationale ou mondiale.
  3. Transferts d’énergie
    1. Conservation de l’énergie :Énoncer le principe de conservation de l’énergie pour un système isolé.
    2. Transfert d’énergie :Savoir que le transfert d’énergie ne peut se faire que sous forme de travail et de chaleur.
    3. Transferts thermiques :
      1. Décrire qualitativement les trois modes de transferts thermiques en citant des exemples.
      2. Utiliser les caractéristiques thermiques des matériaux pour déterminer le flux thermique à travers une paroi.
      3. Expliciter la dépendance entre la puissance rayonnée par un corps et sa température.
      4. Connaître le principe d'une caméra thermique et savoir l'utiliser dans le cadre de son métier.
    4. Les conversions et le stockage de l’énergie :
      1. Identifier les principales conversions d’énergie : électromécanique, photoélectrique, électrochimique, électrothermique.
      2. Schématiser une chaîne énergétique ou une conversion d’énergie en distinguant formes d’énergie, sources d’énergie et convertisseurs.
      3. Savoir qu’une conversion d’énergie ne peut se faire que d’une forme potentielle vers une forme cinétique ou inversement.
      4. Évaluer ou mesurer une quantité d’énergie transférée, convertie ou stockée.
      5. Comparer des ordres de grandeur des énergies stockées dans différents réservoirs d'énergie.
      6. Exploiter le principe de conservation de l’énergie pour réaliser un bilan énergétique pour calculer un rendement ou un COP.
      7. Évaluer l'autonomie d'un système autonome.
  4. Puissance
    1. Énoncer et exploiter la relation entre puissance moyenne, énergie mise en jeu et durée.
    2. Évaluer et citer des ordres de grandeur des puissances mises en jeu dans les secteurs de l’énergie, de l’industrie, du bâtiment, des transports.
    3. Expliquer que la puissance est le produit de deux grandeurs différentes : « effort » et « mouvement ».